Движение источника вблизи края тела

Распределение температуры в некотором произвольном сечении от действительного и фиктивного источника . Допустим, что источник теплоты перемещается на некотором расстоянии от края пластины , считая границу адиабатической. Создадим отражение теплоты от нее. Адиабатическая граница – граница не пропускающая теплоты. Допускают, что пластина бесконечна и в ней движутся одновременно с одинаковой мощностью и скоростью два источника теплоты с расстоянием между ними . Распределение температур с учетом отражения от границы представляет собой сумму температур от действительного и фиктивного источников теплоты.

,

.

Нагрев двух узких пластин

Вводят два фиктивных источника теплоты, а берется от трех источников теплоты.

,

, ,

.

ДВИЖУЩИЙСЯ ТОЧЕЧНЫЙ ИСТОЧНИК ТЕПЛОТЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ПЛАСТИНЫ (ПЛОСКИЙ СЛОЙ)

Для учета отражения теплоты от источника О от поверхности I вводят фиктивный источник О₁, находящийся на расстоянии от плоскости II-2б. Теплота, отражаясь от поверхности II от источника О₁ должна учитываться выделением фиктивного источника О₂, отражение теплоты от поверхности I от источника О₂ должна учитываться введением фиктивного источника О₃. Суммарное приращение температуры

,

, .

Численные значения подсчитываются по номограммам

,

определяется по номограммам и выражает отношение на поверхности плоского слоя, нагреваемого точечным источником теплоты к пластины, нагреваемой мнимым источником теплоты.

определяется в зависимости от ; для ; .

Зона термического влияния

В результате теплового воздействия дуги металл изделия в точке на самом шве и вблизи его нагревается и охлаждается. Характер нагрева и охлаждения зависит от расположения точек, в результате термического воздействия изменяется структура металла. Совокупность участков основного металла, в которых в результате действия источника теплоты изменилась структура или свойства называют зоной термического влияния (ЗТВ). Чаще всего в ЗТВ ухудшаются свойства.

Размер зоны нагрева

Для оценки термического воздействия на свойства металла определяют ширину 2l – зоны – зоны нагрева ЗТВ, нагревавшейся выше заданной .

Схема определения ширины 2l зоны приращения температуры, в которой происходило

Ширина зоны нагрева для точки А будет равна координате у. Ширину ЗТВ можно определить двумя путями:

• по номограмме;

• по формулам.

1. Определим ЗТВ по номограмме.

а) Движущийся точечный источник теплоты на поверхности полубесконечного тела. Были выведены два параметрических уравнения

,

, где .

б) Линейный источник теплоты на поверхности без теплоотдачи

,

, где .

2. Определим ЗТВ по формулам.

Определение ширины ЗТВ для мощных движущихся источников.

а) мощный движущийся точечный источник теплоты на поверхности полу бесконечного тела

.

б) Мощный быстродвижущийся линейный источник теплоты в пластине при

.

Термический цикл максимальной температуры

В процессе сварки источник теплоты постоянно перемещается, температуры точек тела вначале повышаются, достигая своего максимального значения, а затем снижаются. Изменение температуры точек тела во времени называется термическим циклом. Если температурное поле установившееся, температуры точек тела, расположенный на одинаковом расстоянии от источника теплоты, одинаковые, но смещена во времени. В более удаленных точках температура повышается медленнее и позже достигает своего максимального значения.

Восходящая ветвь кривой – стадия нагрева; нисходящая ветвь кривой – стадия охлаждения.

Основными характеристиками термического цикла являются:

• максимальная температура;

• скорость нагрева и скорость охлаждения при различных температурах;

• длительность пребывания материала выше заданной температуры.

В некоторый момент времени точки тела будут иметь максимальную температуру . в процессе нагрева и охлаждения будет зависеть от параметров режима сварки, от теплофизических свойств материала и удаленности рассматриваемой точки от шва.

Максимальные температуры при автоматической однопроходной сварке пластин встык

,

.

Автоматическая наплавка валика на массивное тело

,

.

Если необходимо определить в точке находящейся на расстоянии от оси движущегося источника теплоты, то задаются несколькими значениями и подставляют и в формулы

- точечный;

.

И строят графически термические циклы.

По номограмме 7.5 (а и б) Фролов стр. 209 вычисляют , где и находят величину параметра ,

.

МГНОВЕННАЯ СКОРОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИ ДАННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

Мгновенная скорость охлаждения является первой частной производной по времени

.

Дифференцируют формулы по времени и определяют скорость охлаждения при .

1. Наплавка валиков на массивное тело

.

2. При сварке пластин встык

.

зависит от температуры подогрева , от формы изделий (пластина, массивное тело) и эффективной погонной энергии . снижают путем подогрева изделия и повышения погонной энергии.

При сварке по плоскому слою также определяют для точки на оси шва . определяют при помощи номограмм. В начале определяют безразмерный критерий

,

а затем по кривой безразмерный критерий W, потом находят

.